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(6分)一质量为6kg的石块,沉在装水的容器底部,某同学用一动滑轮将石块从水中匀速提起1m,但石块没有露出水面,如图所示,已知绳的自由端拉力为25N,求石块在上升过程中:(1)石
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(6分)一质量为6kg的石块,沉在装水的容器底部,某同学用一动滑轮将石块从水中匀速提起1m,但石块没有露出水面,如图所示,已知绳的自由端拉力为25N,求石块在上升过程中: (1)石块受到的浮力为多少? (2)绳的自由端拉力做功为多少? (3)动滑轮的机械效率为多少? (ρ 石 =3×10 3 kg/m 3 ) ![]() |
▼优质解答
答案和解析
(1)20N,(2)50J (3)80% |
分析:(1)知道石块的质量和密度,利用密度公式求石块的体积,因为石块浸没在水中,所以排开水的体积等于石块体积,再利用阿基米德原理F 浮 =ρ 水 gV 排 求出石块受到的浮力; (2)图中使用的是动滑轮,则s=2h,求出拉力移动的距离,又知道拉力大小,利用W=Fs求绳的自由端拉力做功; (3)知道石块的质量,利用重力公式求石块的重,此时石块重等于石块受到的浮力加上动滑轮对石块的拉力,据此求出动滑轮对石块的拉力,可求利用动滑轮做的有用功,再利用效率公式求动滑轮的机械效率. (1)∵ρ= ![]() ∴石块的体积: V= ![]() ∵石块浸没水中, ∴V 排 =V=2×10 -3 m 3 , 石块受到的浮力: F 浮 =ρ 水 gV 排 =1×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×2×10 -3 m 3 =20N; (2)由图知,绳子自由端移动的距离: s=2h=2×1m=2m, 绳的自由端拉力做功: W 总 =Fs=25N×2m=50J; (3)石块重: G=mg=6kg×10N/kg=60N ∵G=F 拉 +F 浮 , ∴F 拉 =G-F 浮 =60N-20N=40N, ∴利用动滑轮做的有用功: W 有 =F 拉 h=40N×1m=40J, 动滑轮的机械效率: η= ![]() 答:(1)石块受到的浮力为20N;(2)绳的自由端拉力做功为50J;(3)动滑轮的机械效率为80%. |
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